纳米粒子/聚合物复合材料光电性质研究

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将具有一定功能的纳米粒子与聚合物复合是改善纳米粒子和聚合物性能的重要途径,但是设计和合成具有特定性质的纳米复合材料依然很具有挑战性。这种纳米复合材料的一个局限性是纳米粒子表面配体会阻碍电子转移,因而如何降低甚至消除表面配体对复合材料导电性的影响是一个值得研究的课题。聚苯乙炔(Poly(phenylene vinylene),PPV)是一种典型的导电共轭聚合物,由于其刚性结构使之极为稳定,难溶难熔,因此针对PPV类聚合物与纳米粒子的直接复合十分困难。由于聚苯乙炔前驱体聚合物(PPVpre)性质的多样性,可以将纳米粒子先与前驱体作用,然后通过热转换得到纳米粒子与PPV纳米复合材料。CdTe纳米晶和Au纳米粒子是两种典型的无机纳米材料,将其独特的性能与PPV聚合物的性质相结合,可以获得具有特殊性能的复合材料。本论文通过原位合成和水相合成分别把Au纳米粒子和水相CdTe纳米晶与PPVpre复合后通过热转换形成纳米粒子/PPV复合物,减弱了表面配体对复合材料载流子传输的限制,具体工作包括:(1)通过原位合成的方法,在Au纳米粒子形成的同时实现PPV前驱体的聚合,在不引入有机配体的前提下形成了稳定的复合物。红外和拉曼光谱结果表明,因为没有配体稳定Au纳米粒子,所以Au与PPV之间直接以配位作用结合,使Au纳米粒子能够稳定存在,并导致复合物的荧光寿命比纯PPV要长。该复合物表现出良好的光电响应性能,使之在光电转换器件如太阳能电池领域具有潜在应用。(2)CdTe纳米晶由于表面带负电荷,可以通过静电作用与PPVpre单体锍盐相结合,通过聚合获得CdTe纳米晶/PPVpre复合材料。通过紫外和荧光光谱研究不同投料比对复合物性质的影响,系统研究CdTe纳米晶粒径和配体对复合物发光性质的影响。然后通过热转换过程将CdTe纳米晶表面配体除去从而避免有机配体对光电转换过程的影响。
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